2024-2025学年高中物理 第六章 万有引力与航天 6 经典力学的局限性（2）教案 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天6经典力学的局限性（2）教案新人教版必修2科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天6经典力学的局限性（2）教案新人教版必修2教学内容本节课的教学内容来自于2024-2025学年高中物理新人教版必修2的第六章“万有引力与航天”的第三节“经典力学的局限性（2）”。这部分内容主要包括经典力学适用范围的限制和相对论的提出。在教学过程中，我将引导学生通过学习经典力学的局限性，了解其在描述高速、强引力和微观粒子运动时的不足，从而引入相对论的概念，让学生掌握相对论的基本原理和相对论与经典力学的区别。同时，我会结合实际的物理现象和实例，帮助学生更好地理解和掌握这部分内容。核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度。通过学习经典力学的局限性，学生将建立正确的物理观念，理解并掌握经典力学适用的范围和限制。在教学过程中，我将引导学生运用科学思维，分析和解决物理问题，培养学生的逻辑推理和批判性思维能力。同时，学生将通过观察和分析实际的物理现象，运用科学探究的方法，探索和发现相对论的基本原理。在探究过程中，学生将培养问题解决能力和创新意识。最后，通过学习相对论与经典力学的区别，学生将树立正确的科学态度，认识科学发展的局限性和不断进步性。重点难点及解决办法重点：1.经典力学适用范围的限制；2.相对论的基本原理和相对论与经典力学的区别。

难点：1.经典力学适用范围的限制；2.相对论的基本原理和相对论与经典力学的区别。

解决办法：

1.对于经典力学适用范围的限制，可以通过举例和实际观察，让学生了解经典力学在描述高速、强引力和微观粒子运动时的不足。通过对比和分析，让学生明白经典力学的适用范围和限制。

2.对于相对论的基本原理和相对论与经典力学的区别，可以通过图示和动画演示，直观地展示相对论的基本概念和理论。同时，通过实际例子和问题，让学生运用相对论的知识解决实际问题，从而深入理解和掌握相对论的核心思想。教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法：本节课将采用讲授法为主，结合案例研究、项目导向学习和讨论法。通过讲授，系统地传授经典力学的局限性和相对论的基本原理；通过案例研究和项目导向学习，让学生深入理解和应用相对论知识；通过讨论，激发学生的思考和探究兴趣。

2.设计具体的教学活动：为了促进学生参与和互动，我将组织学生进行小组讨论，让学生就经典力学的局限性展开探讨，并提出自己的观点和例子。此外，我将安排学生进行小组项目，让学生设计和实施一个与相对论相关的实验或研究项目，提高学生的实践能力和团队合作能力。

3.确定教学媒体使用：为了增强教学效果和学生的学习兴趣，我将使用多媒体教学资源，如PPT、视频动画和网络资源。通过展示相对论的图示和动画，直观地展示相对论的基本概念和理论，帮助学生更好地理解和记忆。同时，利用网络资源，为学生提供更多的学习材料和实例，拓宽学生的知识视野。教学过程1.导入新课

亲爱的同学们，大家好！我们今天要学习的是高中物理新人教版必修2的第六章“万有引力与航天”的第三节“经典力学的局限性（2）”。在这一节中，我们将探讨经典力学适用范围的限制和相对论的提出。希望大家能够通过学习，深入理解并掌握这部分内容。

2.讲授新课

首先，我们来回顾一下经典力学的基本原理。经典力学适用于宏观、低速运动的物体。然而，在某些情况下，经典力学并不能很好地描述物体的运动。接下来，我将通过一些例子，向大家展示经典力学的局限性。

同学们，请你们想象一下，如果我们乘坐一辆火车，火车以接近光速的速度行驶。根据经典力学的原理，我们应该能够准确地预测火车上物体的运动。然而，实际情况并非如此。这是因为，当物体的速度接近光速时，我们需要考虑相对论的效应。现在，请大家思考一下，为什么经典力学在高速运动的情况下不再适用？

同学们，现在请大家结合我们之前学过的知识，讨论一下相对论与经典力学的区别。我们可以从理论基础、适用范围和预测结果等方面进行对比。

3.案例研究

为了让大家更好地理解相对论的应用，我将给大家展示一个与相对论相关的案例。这个案例是关于全球定位系统（GPS）的。GPS系统中的卫星需要考虑相对论的效应，否则定位将会出现偏差。请大家仔细观察这个案例，并思考一下，为什么卫星运动需要考虑相对论的效应？

4.小组讨论

现在，我们将进行小组讨论。请大家以小组为单位，讨论经典力学的局限性，并给出自己的例子。讨论结束后，每个小组选一名代表进行分享。

5.小组项目

6.总结与反思

同学们，通过本节课的学习，我们了解了经典力学的局限性和相对论的基本原理。希望大家能够认识到科学发展的局限性和不断进步性。在今后的学习和生活中，我们要不断探索和挑战，追求真理。

7.布置作业

最后，请大家课后完成以下作业：

1.复习本节课所学内容，整理笔记；

2.查阅相关资料，了解相对论在现实生活中的应用；

3.思考并回答课后思考题。

同学们，下节课我们将继续学习第六章的下一节内容。希望大家能够预习并做好准备。谢谢大家！知识点梳理1.经典力学的局限性

-经典力学适用于宏观、低速运动的物体。

-在高速、强引力和微观粒子运动的情况下，经典力学不再适用。

-经典力学无法准确描述物体在高速运动时的行为。

2.相对论的基本原理

-相对论由爱因斯坦提出，包括狭义相对论和广义相对论。

-狭义相对论的核心思想是相对性原理和光速不变原理。

-广义相对论则是研究引力现象的理论，提出了引力是由物质对时空的曲率所引起的。

3.相对论与经典力学的区别

-理论基础不同：经典力学基于牛顿的三大定律，而相对论基于相对性原理和光速不变原理。

-适用范围不同：经典力学适用于宏观、低速运动，相对论适用于高速、强引力情境。

-预测结果不同：经典力学在某些情况下无法准确预测物体的运动，而相对论能够给出更准确的预测。

4.相对论的应用

-GPS系统中的卫星运动需要考虑相对论的效应，以保证定位的准确性。

-相对论在粒子物理、宇宙学等领域有广泛的应用。

5.科学发展的局限性和不断进步性

-科学发展是不断进步的，每个时代都有其局限性。

-科学家通过观察、实验和理论分析，不断挑战和突破局限性，追求真理。典型例题讲解下面我将和大家一起解答几个典型的例题，这些例题都是与本节课的知识点密切相关的。通过解答这些例题，我们可以更好地理解和掌握经典力学的局限性和相对论的基本原理。

例题1：一个物体以每小时60公里的速度向东运动，另一个物体以每小时40公里的速度向北运动。请问，这两个物体相对地面上的观察者的速度是多少？

解答：根据经典力学的原理，我们可以直接将两个物体的速度向量相加，得到它们相对观察者的速度。

物体1的速度向量：向东，大小为60公里/小时

物体2的速度向量：向北，大小为40公里/小时

将两个速度向量相加，得到相对观察者的速度向量：

大小=√(60^2+40^2)=√(3600+1600)=√5200≈72.11公里/小时

方向=arctan(40/60)≈33.69度

因此，这两个物体相对地面上的观察者的速度大约是72.11公里/小时，方向约为33.69度。

例题2：一个物体以每小时60公里的速度向东运动，另一个物体以每小时40公里的速度向北运动。请问，这两个物体相对彼此的速度是多少？

解答：同样地，我们可以将两个物体的速度向量相加，得到它们相对彼此的速度。

物体1的速度向量：向东，大小为60公里/小时

物体2的速度向量：向北，大小为40公里/小时

将两个速度向量相加，得到相对彼此的速度向量：

大小=√(60^2+40^2)=√(3600+1600)=√5200≈72.11公里/小时

方向=arctan(40/60)≈33.69度

因此，这两个物体相对彼此的速度大约是72.11公里/小时，方向约为33.69度。

例题3：一个物体以每小时60公里的速度向东运动，另一个物体以每小时40公里的速度向北运动。请问，这两个物体相对地面的观察者的速度是多少？

解答：根据相对论的原理，我们需要考虑相对论的效应。由于物体的速度都没有达到光速，我们可以使用狭义相对论的公式来计算相对观察者的速度。

物体1的速度向量：向东，大小为60公里/小时

物体2的速度向量：向北，大小为40公里/小时

将两个速度向量相加，得到相对观察者的速度向量：

大小=√(60^2+40^2)=√(3600+1600)=√5200≈72.11公里/小时

方向=arctan(40/60)≈33.69度

因此，这两个物体相对地面上的观察者的速度大约是72.11公里/小时，方向约为33.69度。

例题4：一列火车以每小时80公里的速度向东行驶，火车上的乘客相对于火车静止。现在有一只相对于地面静止的乌鸦，在火车上空以每小时60公里的速度向北飞行。请问，乌鸦相对于火车的速度是多少？

解答：由于乌鸦相对于地面静止，我们可以将乌鸦的速度向量与火车相对于地面的速度向量相加，得到乌鸦相对于火车的速度。

火车的速度向量：向东，大小为80公里/小时

乌鸦的速度向量：向北，大小为60公里/小时

将两个速度向量相加，得到乌鸦相对于火车的速度向量：

大小=√(80^2+60^2)=√(6400+3600)=√10000=100公里/小时

方向=arctan(60/80)≈36.87度

因此，乌鸦相对于火车的速度是100公里/小时，方向约为36.87度。

例题5：一列火车以每小时80公里的速度向东行驶，火车上的乘客相对于火车静止。现在有一只相对于地面静止的乌鸦，在火车上空以每小时60公里的速度向北飞行。请问，乌鸦相对于地面的速度是多少？

解答：我们需要分别计算乌鸦相对于火车和火车相对于地面的速度，然后将它们相加得到乌鸦相对于地面的速度。

火车的速度向量：向东，大小为80公里/小时

乌鸦的速度向量：向北，大小为60公里/小时

首先，计算乌鸦相对于火车的速度：

大小=√(80^2+60^2)=√(6400+3600)=√10000=100公里/小时

方向=arctan(60/80)≈36.87度

然后，计算火车相对于地面的速度：

大小=80公里/小时

方向=0度

最后，将乌鸦相对于火车的速度和火车相对于地面的速度相加，得到乌鸦相对于地面的速度向量：

大小=√(100^2+80^2)=√(10000+6400)=√16400≈128.36公里/小时

方向=arctan(60/80)≈36.87度

因此，乌鸦相对于地面的速度大约是128.36公里/小时，方向约为36.87度。板书设计1.经典力学的局限性

-适用范围：宏观、低速运动

-无法描述：高速、强引力、微观粒子运动

2.相对论的基本原理

-狭义相对论：相对性原理、光速不变原理

-广义相对论：引力是由物质对时空的曲率所引起的

3.相对论与经典力学的区别

-理论基础：牛顿三大定律vs.相对性原理、光速不变原理

-适用范围：宏观、低速vs.高速、强引力

-预测结果：准确vs.不足教学评价与反馈1.课堂表现：学生在课堂上积极参与，认真听讲，能够跟随老师的思路进行思考。在讲授新课和例题解答过程中，大部分学生能够理解并掌握经典力学的局限性和相对论的基本原理。

2.小组讨论成果展示：各小组在小组讨论中积极发言，提出了自己的观点和例子。在小组代表进行分享时，能够清晰地表达自己的思考过程和结论。讨论成果展示了学生对经典力学局限性和相对论的理解和应用能力。

3.随堂测试：随堂测试包括选择题和计算题，学生能够在规定时间内完成并提交。大部分学生能够正确回答选择题，对于计算题，部分学生能够正确计算出答案，但也有少数学生出现错误。随堂测试结果显示学生对经典力学局限性和相对论的基本原理有一定的掌握，但在实际应用和计算方面还需要加强练习。

4.作业完成情况：课后作业的完成情况整体较好，大部分学生能够认真完成并提交。作业中，学生能够整理笔记，查阅相关资料，并回答课后思考题。作业完成情况表明学生对课堂所学内容进行了认真复习和思考。

5.教师评价与反馈：通过课堂表现、小组讨论成果展示、随堂测试和作业完成情况，可以看